DE1551312B2 - DEVICE FOR GENERATING KELTE - Google Patents
DEVICE FOR GENERATING KELTEInfo
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- DE1551312B2 DE1551312B2 DE1967N0030078 DEN0030078A DE1551312B2 DE 1551312 B2 DE1551312 B2 DE 1551312B2 DE 1967N0030078 DE1967N0030078 DE 1967N0030078 DE N0030078 A DEN0030078 A DE N0030078A DE 1551312 B2 DE1551312 B2 DE 1551312B2
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Erzeugen von Kälte bei sehr tiefen Temperaturen mit wenigstens einem Zylinder, der einerseitsThe invention relates to a device for generating cold at very low temperatures with at least one cylinder, the one hand
ίο mit einem Kühler und andererseits mit einem Gefrierer verbunden ist, in welchem Zylinder zwischen Kühler und Gefrierer wenigstens ein Präparat eines paramagnetischen Stoffes angeordnet ist, das von einem Magneten umgeben ist und in wärmetauschender Berührung mit einer Mediumsäule steht, die im Betrieb eine höhere spezifische Wärme als das Präparat hat und mittels wenigstens eines angetriebenen Kolbens in dem Zylinder hin- und herbewegbar ist, wobei die Bewegung des Kolbens und die bei dessen Richtungsumkehr erfolgende Magnetisierung bzw. Entmagnetisierung des Präparates derart aufeinander abgestimmt sind, daß die Mediumsäule die bei der Magnetisierung erzeugte Wärme zum Kühler und die bei der Entmagnetisierung erzeugte Kälte zum Gefrierer transportiert.ίο with a cooler and on the other hand with a freezer is connected, in which cylinder between the cooler and freezer at least one preparation of a paramagnetic substance is arranged, which is surrounded by a magnet and in heat-exchanging There is contact with a medium column, which in operation has a higher specific heat than the preparation and can be moved back and forth in the cylinder by means of at least one driven piston, the movement of the piston and the magnetization or Demagnetization of the preparation are coordinated in such a way that the medium column at the Magnetization generated heat to the cooler and the cold generated during demagnetization to the freezer transported.
Aus der US-PS 25 89 775 ist eine solche Vorrichtung bekannt, bei der ein Präparat eines ferromagnetischen Stoffes abwechselnd magnetisiert wird. Die Entropie eines ferromagnetischen Stoffes in einem Magnetfeld mit einer gewissen Feldstärke ist niedriger als die in einem Magnetfeld mit der Feldstärke Null. Das heißt, daß zum Konstantbleiben der Temperatur dem Präparat beim Magnetisieren Wärme abgeführt und beim Entmagnetisieren Wärme zugeführt werden muß.From US-PS 25 89 775 such a device is known in which a preparation of a ferromagnetic The substance is alternately magnetized. The entropy of a ferromagnetic substance in one Magnetic field with a certain field strength is lower than that in a magnetic field with the field strength Zero. This means that in order to keep the temperature constant, the preparation is subjected to heat during magnetization must be removed and heat must be added during demagnetization.
Außer ferromagnetischen Stoffen gibt es auch andere Stoffe, die einen derartigen kalorischen Effekt aufweisen und somit geeignet sind zur Anwendung in einer Vorrichtung der genannten Art. Kälte kann beispielsweise auch erzeugt werden durch adiabatische Entmagnetisierung von paramagnetischen Stoffen, was im Prinzip aus der US-PS 29 13 881 bekannt ist, und durch adiabatische Depolarisierung von paraelektrischen Stoffen oder durch Magnetisierung eines Supraleiters (US-PS 31 19 236).Besides ferromagnetic substances there are also other substances that have such a caloric effect have and are therefore suitable for use in a device of the type mentioned. Cold can can also be generated, for example, by adiabatic demagnetization of paramagnetic substances, which is known in principle from US-PS 29 13 881, and by adiabatic depolarization of paraelectric substances or by magnetizing a superconductor (US Pat. No. 3,119,236).
Bei der Vorrichtung nach der US-PS 25 89 775 dient die sich hin- und herbewegende Mediumsäule nur als Wärmetransportmittel, das die bei der Magnetisierung des ferromagnetischen Präparats entwickelte Wärme von diesem Präparat zur gekühlten Stelle und die bei der Entmagnetisierung erzeugte Kälte vom Präparat zu der zu kühlenden Stelle transportiert. In the device according to US-PS 25 89 775 the reciprocating medium column is used only as a means of heat transfer developed by the magnetization of the ferromagnetic preparation Heat from this preparation to the cooled area and that generated during demagnetization Cold transported by the preparation to the place to be cooled.
Die bekannte Vorrichtung hat den Nachteil, daß der thermische Wirkungsgrad niedrig ist.The known device has the disadvantage that the thermal efficiency is low.
Die Erfindung bezweckt, eine verbesserte Vorrichtung mit hohem thermischem Wirkungsgrad zu
schaffen.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Hub des Kolbens so bemessen ist, daß der auf der Temperatur
des Kühlers befindliche eine Endteil und der auf der Temperatur des Gefrierers befindliche andere
Endteil der Mediumsäule mit ihren jeweiligen inneren Begrenzungen den Kühler bzw. den Gefrierer gerade
erreichen, wobei der zwischen den beiden Endteilen befindliche Zwischenteil der Mediumsäule als Regenerator
wirkt, in dem die Temperatur von der Temperatur des Kühlers auf die des Gefrierers abfällt.The invention aims to provide an improved device with high thermal efficiency.
This object is achieved in that the stroke of the piston is dimensioned so that one end part of the medium column at the temperature of the cooler and the other end part of the medium column at the temperature of the freezer, with their respective inner limits, just reach the cooler or the freezer The intermediate part of the medium column located between the two end parts acts as a regenerator in which the temperature drops from the temperature of the cooler to that of the freezer.
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Auf diese Weise wird eireicht, daß nur die beiden Mediumsäule enthält und bei der das Präparat ausIn this way it is achieved that only the two medium columns contain and in which the preparation is made
Endteile der Mediumsäule zum Transport von einem paramagnetischen Stoff in ein MagnetfeldEnd parts of the medium column for the transport of a paramagnetic substance into a magnetic field
Wärme bzw. Kälte dienen, während der Zwischenteil hinein- und herausbewegt werden kann,Serve heat or cold, while the intermediate part can be moved in and out,
einen Regenerator bildet. In diesem Regenerator wird F i g. 5 eine schematische Darstellung einer Vor-forms a regenerator. In this regenerator, F i g. 5 a schematic representation of a
Wärme aus dem Piäparat gespeichert, wenn das Prä- 5 richtung zum Erzeugen von Kälte, die mehrere inHeat from the preparation is stored when the preparation 5 direction for generating cold, which several in
parat von der Temperatur der gekühlten Stelle auf Reihe angeordnete Präparate aus einem paramagne-Prepared from the temperature of the cooled area, preparations arranged in a row from a paramagnetic
die Temperatur der zu kühlenden Stelle abgekühlt tischen Stoff enthält,the temperature of the place to be cooled contains cooled table material,
wird, also bei Bewegung der Mediumsäule in Rich- F i g. 6 und 7 eine schematische Darstellung bzw. tung auf die gekühlte Stelle hin. Bei entgegengesetzter eine Querschnitts-Ansicht einer Vorrichtung zum Er-Bewegungsrichtung der Mediumsäule gibt der Re- io zeugen von Kälte, die einen in einem Zylinder begenerator dem Präparat diese Wärme wieder ab. Da- wegbaren doppeltwirkenden Kolben enthält, wobei durch wird ein hoher thermischer Wirkungsgrad er- an jedem Ende des Zylinders sich ein Kanal anhalten, schließt, in dem sich ein Kühler, ein Präparat ausis, so when moving the medium column in the direction of F i g. 6 and 7 a schematic representation or towards the cooled area. At the opposite a cross-sectional view of a device for the direction of movement the medium column gives the reio evidence of the cold that is generated in a cylinder the preparation removes this heat again. Removable double-acting piston contains, wherein through this, a high thermal efficiency is achieved - at each end of the cylinder there is a channel, closes, in which there is a cooler, a preparation
Eine günstige Ausführungsform der Vorrichtung einem paramagnetischen Stoff und ein Gefrierer be-A favorable embodiment of the device a paramagnetic substance and a freezer loading
ist dadurch gekennzeichnet, daß an beiden Seiten des 15 finden, wobei die Kanäle auf der Gefriererseite mit-is characterized in that on both sides of the 15, the channels on the freezer side with
Präparates zwischen diesem und dem Kühler bzw. einander verbunden sind und die beiden PräparatePreparation between this and the cooler or are connected to each other and the two preparations
dem Gefrierer durchströmbare Stabilisatoren ange- mit Hilfe eines Magneten mit rotierenden Polen inStabilizers through which the freezer can flow are attached using a magnet with rotating poles in
ordnet sind. Gegenphase magnetisiert oder entmagnetisiert werden.are arranged. Antiphase magnetized or demagnetized.
Dadurch wird Konvektion im Regenerator-Zwi- In Fig. 1 ist mit 1 ein Zylinder bezeichnet. InAs a result, convection in the regenerator intermediate In Fig. 1, 1 denotes a cylinder. In
schenteil der Mediumsäule in den Augenblicken ver- so diesem Zylinder 1 liegen zwei Kolben 2 und 3, diepart of the medium column at the moment there are two pistons 2 and 3, which are located around this cylinder 1
hütet, in denen der Zwischenteil sich zwischen dem über die Kolbenstange 4 und 5 mit einem nicht darge-in which the intermediate part is located between the piston rod 4 and 5 with a not shown
Präparat und der gekühlten bzw. der zu kühlenden stellten Getriebe verbunden sind, das die beidenThe preparation and the cooled or cooled gearbox are connected, which is the two
Stelle befindet. Konvektion im Zwischenteil würde Kolben phasengleich bewegen kann,Location. Convection in the intermediate part would move the piston in phase,
den über dem Zwischenteil herrschenden Temperatur- Im Zylinder 1 befindet sich weiter ein Präparat 6the temperature prevailing over the intermediate part. In the cylinder 1 there is also a preparation 6
gradienten und somit den thermischen Wirkungsgrad 25 aus einem paramagnetischen Stoff. Dieses Präparatgradient and thus the thermal efficiency 25 from a paramagnetic substance. This preparation
der Vorrichtung beeinträchtigen. ist gasdurchlässig. Auf beiden Seiten des Präparates 6affect the device. is gas permeable. On both sides of the specimen 6
Als Füllmasse für die Stabilisatoren kommen z. B. sind Stabilisatoren 7 und 8 angeordnet. Das sindAs a filling compound for the stabilizers, for. B. stabilizers 7 and 8 are arranged. These are
Kügelchen oder Gazeschichten in Betracht. gasdurchlässige Massen mit gegebenenfalls derselbenBead or gauze layers into consideration. gas-permeable masses with possibly the same
Eine weitere günstige Ausführungsform der Vor- Struktur wie die des Präparates 6. Weiter sind einAnother favorable embodiment of the pre-structure like that of the preparation 6
richtung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Prä- 30 Kühler 9 und ein Gefrierer 10 vorhanden. Um dasdirection is characterized in that the pre-30 cooler 9 and a freezer 10 are present. To that
parat in einem zweiten Zylinder bewegbar ist, um Präparat 6 ist ein Elektromagnet 11 mit einem va-ready is movable in a second cylinder, around preparation 6 is an electromagnet 11 with a variable
welchen ein Magnet angeordnet ist, der wärmeleitend riablen Feld angeordnet. Im Zylinder 1 befindet sichwhich a magnet is arranged, the thermally conductive variable field is arranged. In cylinder 1 is located
mit dem Gefrierer verbunden ist und dessen Spule zwischen den Kolben 2 und 3 eine Mediumsäule,is connected to the freezer and its coil between pistons 2 and 3 is a medium column,
aus einem bei der Temperatur des Kühlers supra- Dieses Medium ist so gewählt worden, daß es bei denfrom one at the temperature of the cooler supra- This medium has been chosen so that it is at the
leitenden Material besteht, wobei um den zweiten 35 im Betrieb herrschenden Bedingungen gegenüber demThere is conductive material, with the second 35 conditions prevailing in operation compared to the
Zylinder ein Ring angeordnet ist, der ebenfalls Material des Präparates 6 eine hohe spezifischeCylinder a ring is arranged, which is also material of the preparation 6 a high specific
wärmeleitend mit dem Gefrierer verbunden und aus Wärme hat.thermally connected to the freezer and made of heat.
einem bei der Temperatur des Kühlers supraleitenden Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung beruht auf Material hergestellt ist, und wobei der Magnet und dem Prinzip, daß bei einem paramagnetischen Stoff der Ring in einem solchen Abstand voneinander an- 40 eine Änderung der Magnetisierung dieses Stoffes eine geordnet sind, daß sich das Präparat in seinen End- Entropieänderung bewirkt, und zwar so, daß der lagen innerhalb des Magneten oder des Ringes Stoff beim Magnetisieren wärmer und beim Entbefindet, magnetisieren kälter wird. Wenn die erzeugte Wärmea superconducting at the temperature of the cooler. The mode of operation of this device is based on Material is made and where the magnet and the principle that with a paramagnetic substance the ring at such a distance from one another causes a change in the magnetization of this substance are ordered that the preparation causes its end entropy change, in such a way that the If there was material inside the magnet or the ring, it was warmer when it was magnetized and warmer when it was undone, magnetize gets colder. When the heat generated
Eine andere günstige Ausführungsform der Vor- zu einem Kühler und die erzeugte Kälte zu einem Gerichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Prä- 45 frierer befördert werden kann, dann hat man eineAnother favorable embodiment of the advance to a cooler and the generated cold to a direction is characterized by the fact that the pre-45 can be promoted, then you have one
parate in zwei Kanälen angeordnet sind, die an der Kühlmaschine erhalten. Der Wärme- und Kältetrans-Preparations are arranged in two channels that are received on the refrigerator. The heat and cold trans-
Seite der Kühler in den Zylinder zu beiden Seiten des port erfolgt bei der Vorrichtung nach F i g. 1 durchSide of the cooler in the cylinder on both sides of the port takes place in the device according to F i g. 1 through
Kolbens münden und an der Seite der Gefrierer mit- das sich hin- und herbewegende Medium..Piston open out and on the side of the freezer with the reciprocating medium ..
einander verbunden sind, und daß die Präparate in In der in F i g. 1 dargestellten Situation befinden den beiden Kanälen mit den rotierenden Polen eines 50 sich die Kolben in ihrer äußersten rechten Stellung.are connected to one another, and that the preparations in In the in F i g. 1 are the situation shown the two channels with the rotating poles of a 50, the piston is in its extreme right position.
Magneten zusammenarbeiten, derart, daß sich ab- Der Kühler 9 hat eine gewisse Temperatur, die mitMagnets work together in such a way that the cooler 9 has a certain temperature, which is with
wechselnd das eine und das andere Präparat zwischen Hilfe eines nicht dargestellten zusätzlichen Kühl-alternating one and the other preparation between the help of an additional cooling
den Polen befindet. systems, z. B. einer Gaskältemaschine, erhalten wird.the poles. systems, e.g. B. a gas refrigerator is obtained.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Der Gefrierer wird abhängig von der gelieferten Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden 55 Kühlleistung des Präparates und der zugeführtenEmbodiments of the invention are shown in the The freezer is supplied depending on the Drawings are shown and are shown below
näher beschrieben. Es zeigen Wärme eine Temperatur annehmen, die niedriger istdescribed in more detail. It show heat assuming a temperature that is lower
F i g. 1 und 2 eine schematische Darstellung einer als die des Kühlers.F i g. 1 and 2 are a schematic representation of one other than that of the cooler.
Vorrichtung zum Erzeugen von Kälte, wobei ein Me- Das unter der Vorrichtung skizzierte DiagrammDevice for generating cold, with a measurement The diagram sketched under the device
dium unter dem Einfluß von zwei sich phasengleich zeigt den Temperaturverlauf in der Vorrichtung, bewegenden Kolben durch ein Präparat aus einem 60 Von I bis II (Endteil) herrscht die Temperatur desdium under the influence of two in phase shows the temperature profile in the device, moving piston through a preparation of a 60 From I to II (end part) the temperature of the prevails
paramagnetischen Stoff hin- und herbewegt wird, Kühlers 9. Von III bis IV (Endteil) herrscht dieparamagnetic substance is moved back and forth, cooler 9. From III to IV (end part) the prevails
F i g. 3 eine schematische Darstellung einer Vor- Temperatur des Gefrierers 10.F i g. 3 shows a schematic representation of a pre-temperature of the freezer 10.
richtung zum Erzeugen von Kälte, die zum Hin- und Der Zwischenteil II-III der Mediumsäule ist als Herbewegen des Mediums mit einem doppeltwirken- Regenerator wirksam. Darin verläuft die Temperatur den Kolben versehen ist, 65 von der Kühlertemperatur zu der Gefriertemperatur. F i g. 4 eine schematische Darstellung einer Vor- Wenn sich die Kolben nach links zu bewegen anrichtung zum Erzeugen von Kälte, die einen doppelt- fangen, wird das Präparat 6 mit Hilfe des Magneten wirkenden Kolben zum Hin- und Herbewegen einer 11 magnetisiert. Dabei erwärmt sich das Präparat.direction for generating cold, which is to the back and the intermediate part II-III of the medium column as Moving the medium around with a double acting regenerator effective. The temperature runs in it the flask is provided 65 from the cooler temperature to the freezing temperature. F i g. Fig. 4 is a schematic representation of an arrangement when the pistons move to the left The preparation 6 is used to generate cold, which catches you twice, with the help of the magnet acting piston for reciprocating an 11 magnetized. The preparation heats up in the process.
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Die Wärmemenge V wird auf das Medium übertra- Beim Übergang von der Situation der F i g. 1 aufThe amount of heat V is transferred to the medium. The transition from the situation in FIG. 1 on
gen. Wenn sich die Mediumsäule nach links bewegt, die der F i g. 2 wird das Magnetfeld derart variiert,gen. When the column of medium moves to the left, which the F i g. 2 the magnetic field is varied in such a way that
gelangt die Wärmemenge V in den Kühler 9, wo sie , „ , . , , H1... ~ .. ^ , ,the amount of heat V reaches the cooler 9, where it, ",. ,, H 1 ... ~ .. ^,,
e, ,<?., . . , 5 ' daß der Ausdruck ——T7 fur das Präparat durch- e ,, <?.,. . , 5 'that the expression ——T 7 for the preparation
abgefuhrt wird. Τ— Θ v is discharged. Τ— Θ v
F i g. 2 zeigt die Situation, in der sich die Kolben 5 schnittlich konstant bleibt. Dadurch bleibt die Main
ihrer äußersten linken Stellung befinden. Die gnetisierung des Präparats konstant, und uner-Wärmemenge
V ist durch den Kühler abgeführt. Die wünschte magnetokalorische Effekte werden im Reim
Präparat 6 und im Stabilisator (teilweise) vorhan- generator vermieden. Hierin bedeutet
dene Wärme ist in dem als Regenerator wirksamen H = ma tische Feldstärke,
Zwischenteil IMII der Medmmsaule aufgespeichert. io T = ^^ abso,ute T eratur des Präparats,F i g. 2 shows the situation in which the piston 5 remains constant on average. As a result, the main remains in its extreme left position. The gnetisation of the preparation is constant, and the amount of heat V is dissipated through the cooler. The desired magnetocaloric effects are avoided in the rhyme preparation 6 and in the stabilizer (partially) present generator. Herein means
There is more heat in the H = matic field strength, which acts as a regenerator,
Intermediate part IMII of the Medmmsaule stored. io T = ^^ abso , ute temperature of the preparation,
Die Temperatur dieses Regeneratorteils wird wenig Q = paramagnetische Curie-Temperatur des Prä-The temperature of this regenerator part is little Q = paramagnetic Curie temperature of the pre-
variieren, da das Medium eine große Wärmekapazität narats ' hat.vary as the medium narats' a large heat capacity Has.
Das Präparat hat die Gefrierertemperatur. Das remanente Magnetfeld wird beim ErreichenThe preparation is at the freezer temperature. The remanent magnetic field is when it is reached
Bewegen sich die Kolben nach rechts, wird das 15 der Situation der F i g. 2 abgestellt.If the pistons move to the right, this becomes the situation in FIG. 2 turned off.
Präparat mit Hilfe des Magneten 11 entmagnetisiert, Bei dieser Vorrichtung besteht das Medium ausThe preparation is demagnetized with the aid of the magnet 11. In this device, the medium consists of
und das Präparat wird kälter. einem Gas, das unter einem Druck steht, der höherand the preparation becomes colder. a gas that is under a pressure that is higher
Die Kältemenge VI gelangt bei der Rechtsbewe- ist als sein überkritischer Druck. Gase besitzen dieThe amount of cold VI reaches the right movement as its supercritical pressure. Gases have the
gung der Kolben in den Gefrierer 10, wo diese Kälte Eigenschaft, daß sie bei sehr tiefer Temperatur undmovement of the flask into the freezer 10, where this property that they are at very low temperature and cold
dazu dienen kann, einen Gegenstand auf niedriger 20 hohem Druck eine große spezifische Wärme pro Vo-can serve to give an object at low 20 high pressure a large specific heat per volume
Temperatur zu halten. Bei dieser Bewegung wird der lumeinheit haben. Dabei müssen die Betriebsbedin-Keep temperature. During this movement the lumen will have unity. The operating conditions must
Zwischenteil H-III der Mediumsäule dem Präparat gungen derart sein, daß kein Phasenübergang in denIntermediate part H-III of the medium column the preparation conditions to be such that no phase transition in the
Wärme abgeben, so daß dieses wieder auf die Kühler- festen Zustand erfolgt,Give off heat, so that this takes place again on the cooler-solid state,
temperatur gelangt. Statt eines Gases ist als Medium auch eine Flüssig-temperature reached. Instead of a gas, the medium is also a liquid
Da sich die Kolben 2 und 3 phasengleich bewegen, 25 keit verwendbar, die Bedingungen müssen dann soSince pistons 2 and 3 move in phase, the conditions must then be usable
ändert sich das Volumen der Mediumsäule nicht. gewählt werden, daß im Betrieb kein Phasenübergangthe volume of the medium column does not change. be chosen that no phase transition during operation
Durch die große Wärmekapazität des Mediums wird dieser Flüssigkeit erfolgt.Due to the large heat capacity of the medium, this liquid is carried out.
die Temperatur nahezu konstant sein. Infolgedessen Mit der Vorrichtung nach F i g. 1 und 2 kann aufthe temperature will be almost constant. As a result, with the device according to FIG. 1 and 2 can be on
wird auch der Mediumdruck einen nahezu konstanten einfache Weise unter Benutzung des magnetokalo-the medium pressure is also reduced in an almost constant simple manner using the magnetocalo
Wert haben. 3° rischen Effektes in einem Dauervorgang Kälte erzeugtHave value. 3 ° ric effect generated cold in one continuous process
Die Stabilisatoren 7 und 8 haben dafür zu sorgen, werden.The stabilizers 7 and 8 have to be taken care of.
daß das Medium ruhig in das Präparat 6 hinein- und An Stelle eines Präparates aus einem paramagne-that the medium quietly into the preparation 6 and instead of a preparation from a paramagnetic
aus demselben herausfließt, außerdem müssen sie tischen Stoff ist auch ein Präparat aus einem para-flows out of it, moreover, they must
dafür sorgen, daß der Zwischenteil II und III der Me- elektrischen oder supraleitenden Stoff verwendbar,ensure that the intermediate part II and III of the electrical or superconducting material can be used,
diumsäule beim Hin- und Herfließen nicht in den Ge- 35 das abwechselnd elektrisiert bzw. magnetisiert wird,The medium column does not flow back and forth into the energy, which is alternately electrified and magnetized,
frierer oder den Kühler gelangt. F i g. 3 zeigt eine Vorrichtung zum Erzeugen vonfreezes or the cooler gets. F i g. 3 shows an apparatus for generating
Das zeitweise Speichern einer Wärmemenge, die Kälte, die in großen Zügen der der F i g. 1 entspricht,
gegenüber der Kühlleistung der Vorrichtung groß ist, Die Vorrichtung enthält einen Zylinder 31, in dem
mittels des als Regenerator wirksamen Teils der Me- sich ein gasdurchlässiges Präparat 36 aus einem paradiumsäule
bildet einen wesentlichen Teil des Zyklus. 4° magnetischen Stoff befindet. Dieses Präparat ist auf
Die Kapazität des Zyklus ohne diesen Regenerator beiden Seiten durch einen Stabilisator 37 bzw. 38 bewäre
gering. Es ist ersichtlich, daß eine Oberein- grenzt. Der Zylinder 31 schließt über einen Kühler
Stimmung mit den bekannten Regeneratoren besteht, 39 und einen Gefrierer 40 an einen Zylinder 43 an,
die dazu dienen, einen periodischen Gasstrom aufzu- in dem ein Verdränger 44 bewegbar ist.
heizen bzw. abzukühlen. Das Überraschende dabei 45 Ein Magnet 41 sorgt für die erforderliche Änderung
ist, daß im vorliegenden Fall bei sehr tiefen Tempera- des Magnetfeldes.The temporary storage of an amount of heat, the cold, which in broad outline of the Fig. 1, compared to the cooling capacity of the device is high. The device contains a cylinder 31 in which, by means of the part of the gas which acts as a regenerator, a gas-permeable preparation 36 from a paradium column forms an essential part of the cycle. 4 ° magnetic fabric is located. The capacity of the cycle without this regenerator on both sides with a stabilizer 37 or 38 would be low. It can be seen that there is an upper limit. The cylinder 31 connects via a cooler with the known regenerators 39 and a freezer 40 to a cylinder 43, which serve to generate a periodic gas flow in which a displacer 44 can be moved.
heat or cool down. The surprising thing about this 45 A magnet 41 provides the necessary change that in the present case at very low temperatures of the magnetic field.
türen sowohl ein Gas als auch eine Flüssigkeit ver- Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung entspricht
wendbar sind, um ein aus einem festen Stoff be- der der Vorrichtung nach F i g. 1 und 2.
stehendes Präparat von einer höheren Temperatur F i g. 4 zeigt eine schematische Darstellung einer
auf eine niedrigere Temperatur zu bringen und dieses 50 Vorrichtung zum Erzeugen von Kälte, die, ebenso
danach wieder auf die ursprüngliche Temperatur an- wie die Vorrichtung nach Fig. 3, mit einem in einem
zuwärmen. Die durch den festen Stoff abgegebene Zylinder 43 bewegbaren Verdränger 44 zum Hin-Wärme
wird zeitweise im Gas bzw. in der Flüssigkeit und Herbewegen der Mediumsäule versehen ist. Die
gespeichert. Zur Abkühlung des Präparates bedarf es Vorrichtung enthält weiter einen Zylinder, in dem
dann nur einer Kältequelle, um die Regenerationsver- 55 ein Gefrierer 40 und ein Kühler 39 fest angeordnet
luste, die, ebenso wie bei einem Regenerator, infolge sind. Zwischen dem Gefrierer und dem Kühler benicht
einwandfreier Wärmeübertragung auftreten, findet sich ein gasdurchlässiges paramagnetisches
auszugleichen. Präparat 36. Dieses Präparat 36 liegt zwischen zweiBoth a gas and a liquid can be used. The mode of operation of this device can be used to convert a solid material to the device according to FIG. 1 and 2.
standing specimen at a higher temperature F i g. FIG. 4 shows a schematic representation of a device to be brought to a lower temperature and this device for generating cold, which, likewise afterwards, to the original temperature again, like the device according to FIG. 3, is heated in one. The displacer 44, which is displaced by the solid substance, can be moved for forward heating and is temporarily provided in the gas or in the liquid and moving the column of medium. The saved. To cool the preparation, the device also contains a cylinder in which then only one cold source, a freezer 40 and a cooler 39, which are fixedly arranged around the regeneration units, are required, as is the case with a regenerator. Between the freezer and the cooler, if proper heat transfer does not occur, a gas-permeable paramagnetic balance can be found. Preparation 36. This preparation 36 is between two
Die Möglichkeit, Gas oder Flüssigkeit zu verwen- mit Kanälen 45 versehenen Massen 46. Das PräparatThe possibility of using gas or liquid masses 46 provided with channels 45. The preparation
den, beruht auf ihren hohen Wärmekapazitäten ge- 60 36 und die beiden Massen 46 sind starr miteinanderis based on their high heat capacities and the two masses 46 are rigid with one another
genüber denen vieler Feststoffe bei tiefen Tempera- verbunden, wobei dieses Gebilde an einer mit einemcompared to those of many solids at low temperatures, this structure is connected to one with one
türen. ■ nicht dargestellten Getriebe verbundenen Kolben-doors. ■ not shown gear connected piston
Bei dem Zyklus ist der Einfachheit halber voraus- stange 47 befestigt ist. In den Kanälen 45 sind RohreIn the cycle, for the sake of simplicity, rod 47 is attached in advance. In the channels 45 are pipes
gesetzt, daß die Variation des Magnetfeldes von mini- 48 verschiebbar, die an dem Kühler 39 bzw. dem Ge-set that the variation of the magnetic field can be shifted by a minimum of 48, which occurs on the cooler 39 or the device
mal bis maximal (Fig. 1) und von maximal bis 65 frierer 40 anschließen. Die Rohre 48 bilden zusam-times to a maximum of (Fig. 1) and a maximum of 65 freezer 40 connect. The tubes 48 together form
minimal (F i g. 2) in beiden Fällen nahezu in dem men mit den Kanälen 45 die Stabilisatoren,minimal (Fig. 2) in both cases almost in the menu with the channels 45 the stabilizers,
die Bewegung der Kolben ihre Richtung ändert, Um den Zylinder herum liegt ein Magnet 41, des-the movement of the pistons changes direction, around the cylinder there is a magnet 41,
erfolgt. sen Feld nicht verändert wird.he follows. this field is not changed.
7 87 8
Dieser Magnet ist am Ende einer Büchse 42 aus Die bei der Magnetisierung in den Präparaten enteinem
gut wärmeleitenden Material, z. B. Kupfer, wickelte Wärme wird durch das sich bewegende Memontiert,
deren anderes Ende wärmeleitend mit dem dium vom Präparat 53 zum Präparat 52 und vom
Gefrierer 40 verbunden ist. Dadurch wird der Ma- Präparat 51 zum Kühler 62 abgeleitet. Die Wärme
gnet bis auf ungefähr dieselbe Temperatur wie die 5 des Präparates 53 gelangt in das Präparat 52 und
des Gefrierers gekühlt. Der Kühler 39 wird z. B. mit wird durch einen Teil der bei der Entmagnetisierung
Hilfe einer Gaskältemaschine bis ungefähr 10° K ge- entwickelten Kälte rückgängig gemacht,
kühlt. Bei dieser Kühltemperatur hat der Gefrierer Die Wärme des Präparates 52 wird bei der Enteine
Temperatur von etwa 30K. magnetisierung in das Präparat 51 aufgenommen.This magnet is at the end of a sleeve 42 made of Die enteinem highly thermally conductive material such. B. copper, wrapped heat is through the moving Memontiert, the other end of which is thermally conductive with the medium from the preparation 53 to the preparation 52 and 40 is connected to the freezer. As a result, the Ma preparation 51 is diverted to the cooler 62. The heat spreads up to approximately the same temperature as the 5 of the preparation 53 enters the preparation 52 and the freezer is cooled. The cooler 39 is z. B. with is reversed by a part of the cold developed during demagnetization with the help of a gas refrigeration machine down to about 10 ° K,
cools. In this cooling temperature of the freezer has the warmth of the preparation 52 is accommodated in the Enteine temperature of about 3 0 K. magnetization in the preparation 51st
Die Magnetspule ist aus Niobium-Zinn hergestellt, io Auf diese Weise wird eine Kältevorrichtung erhal-The magnetic coil is made of niobium-tin, io In this way a cooling device is obtained.
das bei der Kühltemperatur supraleitend ist, so daß ten, bei der jedes der nacheinanderliegenden Präpa-which is superconducting at the cooling temperature, so that when each of the successive prepa-
ein starkes Magnetfeld erhalten werden kann. rate bei einer niedrigeren Temperatur wirksam ist,a strong magnetic field can be obtained. rate is effective at a lower temperature,
Die Änderung der Magnetisierung des Präparates so daß schließlich das Präparat 53 bei sehr niedrigerThe change in the magnetization of the specimen so that finally the specimen 53 at very low
36 wird dadurch erhalten, daß das Präparat mittels Temperatur Kälte erzeugt.36 is obtained in that the preparation generates cold by means of temperature.
der Stange 47 verschoben wird, wodurch es mehr 15 In den F i g. 6 und 7 ist eine Vorrichtung zum Er-the rod 47 is displaced, making it more 15 in the F i g. 6 and 7 is a device for
oder weniger in das Magnetfeld gelangt. zeugen von Kälte schematisch dargestellt, bei der einor less gets into the magnetic field. testify to cold shown schematically at the one
An der Büchse 42 ist ein Ring 50 aus Niobium- in einem Zylinder 74 bewegbarer Verdränger 75 eineOn the sleeve 42 is a ring 50 made of niobium in a cylinder 74 movable displacer 75 a
Zinn angeordnet. Am Ende der Bewegung des Prä- Mediumsäule in zwei am Zylinder 74 anschließendenTin arranged. At the end of the movement of the pre-medium column in two connected to the cylinder 74
parates 36 nach unten befindet sich dieses gerade im Kanälen 76 und 77 bewegt, wobei in jedem Kanal jeparates 36 down is this just moved in channels 76 and 77, each channel depending
Ring 50. ao ein Kühler 78, ein erster Stabilisator 79, ein Präpa-Ring 50. ao a cooler 78, a first stabilizer 79, a prep
Der Ring 50 ist, bevor das Magnetfeld einge- rat 80, ein zweiter Stabilisator 81 und ein Gefrierer
schaltet wurde, in den supraleitenden Zustand ge- 82 vorhanden sind. An der Gefriererseite stehen die
bracht worden, so daß innerhalb der Büchse kein Kanäle 76 und 77 miteinander in Verbindung.
Magnetfeld herrscht. Die Magnetisierung des Prä- Bei dieser Vorrichtung bewegt sich die Mediumparates wird dann also gleich Null. 25 säule im Kanal 76 während der einen Hälfte eines
Before the magnetic field was entered 80, a second stabilizer 81 and a freezer were switched on, the ring 50 is in the superconducting state. On the freezer side are the ones that have been brought in, so that no channels 76 and 77 communicate with one another within the sleeve.
Magnetic field prevails. The magnetization of the pre- In this device the mediumparates moves is then equal to zero. 25 column in channel 76 during one half of a
Die Wirkungsweise der Vorrichtung entspricht im Zyklus vom Kühler 78 zum Gefrierer 82, während Prinzip der der Vorrichtung nach den vorhergehen- sie sich im anderen Kanal vom Gefrierer zum Künden Figuren. ler hin bewegt. Das bedeutet, daß die ÄnderungenThe operation of the device corresponds to the cycle from cooler 78 to freezer 82, while Principle of the device according to the previous one - it is located in the other channel from the freezer to the quenching Characters. ler moved there. That means the changes
F i g. 5 zeigt eine schematische Darstellung einer der Magnetisierung der Präparate 80 in beiden Kanä-F i g. 5 shows a schematic representation of one of the magnetization of the preparations 80 in both channels
Vorrichtung zum Erzeugen von Kälte, die mehrere 30 len miteinander in Gegenphase sein müssen, da dieDevice for generating cold, which must be several 30 len with each other in phase opposition, since the
in Reihe angeordnete paramagnetische Präparate 51, Mediumströme in den beiden Kanälen untereinanderParamagnetic preparations 51 arranged in series, medium flows in the two channels one below the other
52 und 53 enthält, die alle mit einem ihnen zugeord- in Gegenphase sind. Dies wäre mit drei gesonderten52 and 53, all of which are in antiphase with one of them. This would be three separate
neten Magneten 54, 55 bzw. 56 mit einem variablen Magneten durchführbar.Neten magnets 54, 55 and 56 can be carried out with a variable magnet.
Feld zusammenarbeiten. Dies ist jedoch unter Benutzung eines MagnetenWork together field. However, this is using a magnet
Jedes der Präparate wird auf beiden Seiten durch 35 mit rotierenden Polen 84 und 85 durchgeführt. In einen Stabilisator 57, 58, 59 und 60 flankiert. Der der einen Hälfte des Zyklus umschließen die Pole Zylinder 61, in den die Präparate und die Stabilisa- das Präparat im Kanal 77 und in der anderen Hälfte toren aufgenommen sind, schließt an der einen Seite im Kanal 76. Auf diese Weise erhält man eine einüber einen Kühler 62 und an der anderen Seite fache Vorrichtung zur Änderung des Magnetfeldes, über einen Gefrierer 63 an den beiden Enden eines 40 Ein Vorteil dieser Vorrichtung ist, daß die beiden Zylinders 64 an, in dem ein Verdränger 65 beweg- Seiten des Verdrängers auf Kühltemperatur liegen, so bar ist. daß Leckageverluste des Verdrängers keine Kältever-Each of the preparations is passed through 35 with rotating poles 84 and 85 on both sides. In a stabilizer 57, 58, 59 and 60 flanked. One half of the cycle is surrounded by the poles Cylinder 61, in which the specimens and the stabilization- the specimen in channel 77 and in the other half gates are included, closes on one side in channel 76. In this way, one receives one over a cooler 62 and on the other side multiple device for changing the magnetic field, via a freezer 63 at the two ends of a 40. One advantage of this device is that the two Cylinder 64, in which a displacer 65 moving sides of the displacer are at cooling temperature, so is cash. that leakage losses of the displacer do not
Die Magneten 54, 55 und 56 werden gleichzeitig luste ergeben. Es werden auch wenig Leitungsver-The magnets 54, 55 and 56 will result in losses at the same time. There are also few line connections
erregt, bzw. die Erregung wird weggenommen, wenn luste auftreten. Ein Vorteil ist zudem, daß dasaroused, or the excitement is removed when lust occurs. Another advantage is that the
der Verdränger 65 seine Richtung ändert. 45 Magnetfeld gut ausgenutzt wird.the displacer 65 changes its direction. 45 magnetic field is used well.
Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings
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